愛車實驗室:夏季輪胎充氮氣有用嗎?

　　在秋末的時候我們曾經對輪胎充氮氣是否有作用進行過測試，那時候氣溫比較低,效果可能僅代表秋末時的情況,而且很多網友也提出了應該在夏季再測試一下輪胎充氮氣的是否有用。因此在苦苦等待了半年之久，我們再次對於輪胎充氮氣進行了測試，看看在夏季的高溫環境下充氮氣的作用，是否真的能達到很宣稱的減少爆胎發生之類的功能。

持充氮氣最主要的說法——

　　1、減少爆胎：汽車行駛時，輪胎會因與地面磨擦而使溫度急劇上升，同時壓力會增高，特別是在高速行駛的過程中，胎內氣體溫度急速上升導致胎壓驟增，所以才增加爆胎的情況，而是用氮氣就會保險很多。

　　2、降低噪音：氮氣是一種雙原子氣體，化學性質不活潑，而且音頻傳導性非常低，僅相當於普通空氣的1/5，所以使用氮氣能有效地減少輪胎在行駛過程中的噪音，對於提高行駛的寧靜度效果明顯。

　　對了驗證以上兩點氮氣能起到的效果，我們設計了以下兩個實驗進行驗證：1、長途開車測胎壓變化實驗；2、噪音實測實驗。

　　測試項目一：長途開車測胎壓變化實驗，驗證是否有減少有爆胎的可能性。

　　本次測試線路是京津高速公路，全程100公裡。測試時氣溫34℃，高速公路地表溫度43℃，這是在中國大部分地區夏季比較普及的溫度。

　　支持充氮氣的說法中，提到氮氣是一種惰性氣體，受溫度提高導致的體積膨脹變化很小，因此在夏季充氮氣可以減少輪胎胎壓的提升從而減小爆胎的發生。但我們學化學都知道，氮氣不是惰性氣體，所以對於氮氣能防止爆胎的表述我們比較懷疑。

　　測試方法：

　　在一輛車左側的兩條輪胎充空氣；右側兩條輪胎充氮氣，通過長距離且在不同速度下行駛檢測充氮氣是否能減少胎壓的升高且四條輪胎的初始胎壓都嚴格控制在2.55bar。

　　氮氣是在專業輪胎店內進行更換的，方法是用抽氣泵將輪胎內的空氣抽空，然後再充入氮氣，這樣可以保證充入輪胎內氣體儘可能純的都是氮氣。

　　

測試
時間	2012年7月10日 15：30
氣溫	34℃
地表溫度	43℃
路程	京津快速路：北京方向→天津市區
測試距離	100km
輪胎	左前輪和左後輪充空氣；右前輪和右後輪充氮氣

　　

	行駛20km時記錄	行駛50km時記錄	行駛100km時記錄
車速	80km/h	100km/h	120km/h
定速	每段測試距離內使用定速巡航勻速行駛（路況非常好）

　　為了測試數據儘量精確，測試過程全部使用定速巡航完成。測試項目分為三個速度級，分別使用80km/h、100km/h、120km/h行駛一段距離進行數據記錄，其中用80km/h行駛20km、用100km/h行駛30km，用120km/h行駛50公裡。把每個速度級的數據進行對比，就可以發現充氮氣有沒有效果。

　　輪胎壓力對比

　　實驗過程全部用胎壓計測量，數據保留兩位小數。出發前測得四條輪胎的氣壓均為2.55bar，下面我們來看看經過三種不同速度的行駛，充氮氣和充空氣的車輪都是怎樣的變化。

　　一般來說，平時在路上跑的車輪胎上都標註了最大可承受的極限胎壓值，因此當輪胎沒有損傷的情況下，只要輪胎內的壓力不超過這個標定值就基本不會有爆胎發生，我們實驗所採用的君威的輪胎最大胎壓數值為3.5bar，也就是說輪胎胎壓低於3.5bar就不會有爆胎的發生的危險。

實驗結果：胎壓小幅度上漲，最高漲幅0.05bar。

　　在34℃的氣溫環境下，以80km/h的時速行駛20公裡，結果是四條輪胎的壓力無變化，均保持在2.55bar。說明如果是長期在城市中使用的車輛，氮氣不會起到作用，半年前使用同樣方法測試的數據也是如此。

　　

輪胎壓力變化（單位：bar）
以下數據均為三次的平均值
	單位	進入高速路前壓力	行駛20km時 (車速80km/h)	行駛50km時 (車速100km/h)	行駛100km時 (車速120km/h)
左前 （空氣）	bar	2.55	2.55	2.60	2.65
左後 （空氣）		2.55	2.55	2.55	2.60
右前 （氮氣）		2.55	2.55	2.55	2.60
右後 （氮氣）		2.55	2.55	2.55	2.60

　　將車速提到100km/h行駛30公裡，只有左前輪的氣壓微微升高0.05bar，這個漲幅比去年測試的數之差還要小，去年測試中漲幅最高達到了1.5bar。另外對於測試車輪胎最高3.5bar的可承受峰值來說，對於輪胎壓力穩定性來說可以忽略不計。

　　用國內高速公路的最高限速120km/h行駛50公裡後測試，除了充空氣的左前輪增加了0.1bar外，其餘三條輪胎均增加了0.05bar。下面的柱狀圖看起來會更加直觀一些。

　　前輪壓力對比：

『上圖單位：bar』

　　後輪壓力對比：

『上圖單位：bar』

　　結論：

　　通過三個最常用速度級的測試來看，即使是在夏季高溫天氣環境下，氮氣對於穩定輪胎壓力這點的作用是可以忽略不計的。0.05bar的差值是根本不會導致爆胎發生的，當然前提是輪胎沒有損傷，因為變化的這點胎壓根本達不到車輛輪胎所能承受的最大極限胎壓數值，因此也就對安全不會造成影響。

　　輪胎對比溫度

　　本次測試道路的地表溫度為43℃，測試前四條輪胎的初始溫度也保持在43℃左右。過程與胎壓測試相同，分別按照三個速度級行駛。

　　在以80km/h的時速行駛20公裡後，測得4條輪胎的溫度非常相似，都比測試前溫度增加了4℃左右，4個車輪最大相差1.3℃，變化不明顯。

　　

輪胎溫度變化（單位：攝氏度℃）
以下數據均為三次的平均值
	單位	進入高速路溫度	行駛20km時 (車速80km/h)	行駛50KM時 (車速100km/h)	行駛100KM時 (車速120km/h)
空氣 （左前）	℃	45.2	48.8	50.6	53.8
左後 （空氣）		44.6	49.6	48.6	49.8
右前 （氮氣）		42.4	48.3	49.8	49.8
右後 （氮氣）		43.6	49.6	48.2	49.2

　　細心的網友會發現我們測試的輪胎胎面溫度前輪始終比後輪大，這是什麼原因？在行駛的時候，對於我們做實驗的這種前置前驅布局的車來說，一般情況前輪載荷大，所以輪胎行駛中被壓縮變形的比率比後輪高。所以，輪胎內空氣反覆被碾壓壓縮的過程就比後輪多，所以在反覆的形變當中，前輪的溫度也就比後輪的溫度高。另一個原因，前輪靠近發動機倉，發動機產生的溫度會因為散熱作用傳遞給前輪，因此這是前輪比後輪溫度高的一個原因。

　　在我們的實驗中，車輛行駛100km/h和120km/h兩段高速測試後，溫度依然沒有太大的改變，只有左前輪的溫度達到了53.8℃，其餘車輪的溫度都保持在49℃左右。高速階段只有左前輪溫度變化，而後輪的溫度差異相對很小，這也不排除是車輛散熱口設計對於前輪溫度的影響。

　　前輪溫度對比：

後輪溫度對比：

結論：

　　在夏天，對於43℃的基礎溫度來說，無論是空氣和充氮氣溫度會有有所增加，平均增加了6℃。從上表可以看出，氮氣對於減小輪胎溫度上升是有作用的，確實減小了溫度的增長速度，但是這個差異很小，不會影響到安全。